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土壤侵蚀与地表覆被格局有着密切的联系,覆被格局的差异是导致坡面土壤侵蚀差异的一个重要因素。本研究以坡-沟系统为对象,通过室内放水冲刷和人工模拟降雨试验两种来水方式,探究不同植被空间覆盖格局条件下坡沟系统侵蚀动力过程和侵蚀产沙特征,揭示植被格局变化对侵蚀产沙的调控机理和方式,得出以下结论: (1)在放水冲刷条件下,不同格局的蓄流效益优劣次序为:坡上部>坡下部>坡中下部>坡中上部>坡中部,即将草带种植在距离坡项2m处时,蓄流效益最好;减沙效益次序为:坡下部>坡中部>坡上部>坡中上部>坡中下部,即将草带种植在距离坡顶6m处时,减沙效益最好。种植植被后,减沙贡献率在50%左右。种植草被可以延长产流时问及停止产流时间,同时还可削弱径流、产沙峰值量,延缓径流、产沙峰值的到来时间。 (2)在裸坡条件下,坡沟系统雷诺数人于500,径流流态属于紊流范畴,弗洛德数人于1,为急流态;坡面处的平均流速基本小于处沟道值。在种植植被后,径流流态不变,流速降低16.2%左右,即在草带位置距坡顶5-6m时(格局B、C)减速效果较好。格局B的地表阻力、糙率系数、径流剪切力、径流功率和单位径流功率处于较低水平,结合格局B的最佳产沙效益得出植被的侵蚀调控机理:在本试验条件下,草被通过减缓径流流速,降低径流与土壤表层的摩擦力,削弱径流剪切力,降低径流功率水达到水土保持的功效。 (3)在相同植被格局条件下,随着模拟降雨场次的增加,径流量略有增幅,而产沙量急剧下降。产流量在产流初期5-10min内快速增加并逐渐达到稳定,产流过程波动较小,而产沙过程波动较剧烈,规律不明显。草被的布设有助于延迟初始产流时问和径流量峰值出现时间、削弱产沙量峰值,延迟产沙量峰值出现时间。植被格局对产沙量有显著性影响,不同植被格局的蓄流减沙效益依次为:坡面中下部>坡下部>裸坡>坡面中上部>坡面上部。坡下部的菁流减沙效益总体优于坡上部,不合理的种植格局会产生更严重的土壤侵蚀。 (4)在不同植被格局下,降雨前后坡沟系统的主要地貌形态特征均发生了较明显的变化,变化幅度差异较大。除裸坡外,格局E的变化幅度处于较高水平,而格局B均处于较低水平,发生的侵蚀较弱。采用逐步回归法,对侵蚀量与各地形因子和植被格局等自变量的关系进行分析,得到进入逐步回归模型的白变量有植被格局因子、坡度、高程变异系数、地表粗糙度,侵蚀产沙量与这些变量有较好的线性关系。